這年（667年）冬季，唐軍並不退兵，李世勣備足了糧草與冬衣，朝鮮之役，他誌在必得。侍禦史賈言忠代表皇帝，到前線慰問官兵。次年（668年），賈言忠返回長安城。唐高宗問他道：“遼東諸位將領中，誰最能幹呢？”這可不是個好回答的問題，一不小心就會得罪人，賈言忠來了個一網打盡的答複：“依我之見呢，薛仁貴是勇冠三軍；龐同善雖然不擅長作戰，但持軍嚴整；高侃為人勤勞儉樸，忠勇果斷有謀略；契苾何力沉毅善斷，雖然容易忌妒別人，但有統禦之才；不過要論到夙夜謹慎，忘身憂國，這些人都比不上李世勣了。”
確實，這些將領都是一時之才俊，不過唐高宗總覺得似乎還少了一個人，誰呢？在百濟戰場上力挽狂瀾、光芒四射的劉仁軌。此時劉仁軌已經返回京城，擔任右相的要職，但唐高宗認為他多謀善斷，又有豐富的敵國作戰與治理經驗，特地請他出山，出任遼東道副大總管，以協助李世勣。
冬天過去了，遼東又迎來一個新的春天。天氣轉暖，對高麗人來說，寒意並未驅去，噩夢開始了。左武衛將軍薛仁貴是被公認為“勇冠三軍”的悍將，在上一年的金山會戰中，他的兵團殲滅了五萬名高麗人。“薛仁貴”這三個字，對高麗人來說，無疑是恐怖的煞星。這位沙場悍將並不滿足於過去的勝利，他又將進攻的目標鎖定在遼東的扶餘城。準備動用多少人馬征服扶餘城呢？三千人。
才三千人呀！連他的部將們也沉不住氣了。部將囁囁地問道：“將軍，這三千人，少點了吧？”薛仁貴不以為然地說：“三千人怎麼能少呢？行軍作戰，重要的不在於人數的多寡，而在於如何運用罷了。”這話有點玄妙，算了，眾將心裏想，反正薛仁貴的脾氣，大家也是知道的，決定了的事情，那決計是動搖不了的。
薛仁貴自己充當先鋒，向扶餘城挺進。
扶餘城守軍見薛仁貴兵力不多，勢單力薄，便殺出城外，列陣相迎。不料這正中了薛仁貴的計謀，要是守軍堅守不出，他還真沒太多辦法。這下好了，雖然人數是少了些，但這三千人都是跟隨薛仁貴南征北戰的英勇戰士，其疾如風，其掠如火。
這是否也是一種置之死地而後生的戰術呢？兩軍大戰的結果，足以令人跌破眼鏡，三千人的薛仁貴騎兵，在戰場上殺死及俘虜對手達一萬餘人。無敵的軍隊，首先要有無畏的將領。主力喪失殆盡的扶餘城沒有躲過失陷的命運。扶餘的陷落，很快激起“多米諾效應”，附近四十餘座城池，望風而降，薛仁貴兵不血刃，奪下扶餘城。扶餘城的陷落，對高麗是一記沉重打擊。早在高建武統治時代，為防唐帝國的進攻，高麗便在扶餘城到西南海岸之間修築一條千裏長城，扶餘城失陷後，意味著這條長城防線已經沒有價值了。
因此，奪回扶餘城，是高麗能否保住遼東的根本。高麗執政官泉蓋男建一咬牙，再派出五萬人馬，要拚死奪回扶餘城。經過一年的戰爭，高麗武裝力量保守地估計，損失在二十萬人以上。這支五萬人的大軍，幾乎是高麗能動用的全部機動部隊了。高麗人傾巢而出，正中李世勣下懷。李世勣的如意算盤，正是將高麗的軍事力量盡量多地殲滅於遼東地區，為順利進軍朝鮮半島做準備。遼東道行軍大總管李世勣、副大總管劉仁軌、契苾何力、郝處俊以及左武衛將軍薛仁貴等人經過討論研究，決定在薛賀水一帶迎戰高麗主力兵團。二月底，薛賀水戰役打響。高麗人主動出擊，固然勇氣可嘉，但是在唐軍士氣正盛且節節勝利之時，此舉頗有些豪賭的色彩。
奇跡並沒有出現，薛賀水畔成為高麗人又一傷心之地。五萬大軍，戰死與被俘人數超過三萬人。泉蓋男建的戰略顯然是失誤的，因為對於高麗人而言，時間才是製勝的法寶，也許是他低估了唐朝政府的決心。多次抵抗唐軍的成功，使高麗政府忘掉形勢已經今非昔比，內有分裂，外有強敵，一味硬拚，最終隻是耗光了血本。
李世勣挾勝利餘威，一鼓作氣又攻克了軍事重鎮大行城。
此時遼東戰場進入收官階段，各路唐軍紛紛向大行城集中。經過短暫的休整之後，大軍開始全麵向鴨綠江發起進攻。
鴨綠江作為進入朝鮮半島的最後一道防線，高麗投入最精銳的部隊防守，但麵對隔岸黑壓壓的唐軍人馬，要守住這條防線，實際上已經不可能了。
李世勣精心策劃渡江戰役，唐軍在數個方向同時強渡鴨綠江。兵力不足是高麗防禦上的弱點，根本沒有辦法阻止唐軍的渡江。唐軍在渡過鴨綠江之後，馬上構築陣地，保障後續部隊陸續過江，而後迅速向縱深方向挺進，意圖合圍鴨綠江畔的高麗守軍。
麵對被殲滅的危險，高麗軍隊被迫後撤，唐軍一路追擊二百餘裏，並攻陷半島北部的要塞辱夷城。
進入朝鮮半島後，高麗人的抵抗微乎其微，北方諸城的將領們都明白這是一場必敗無疑的戰爭，有的將領棄城而逃，撤回首都平壤，有的索性獻城投降。